CN204612240U - 热泵型光伏光热复合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种热泵型光伏光热复合装置，属于太阳能光伏光热技术领域，其结构包括光伏板、压缩机，光伏板的背光面直接或间接传热至蒸发器，光伏板输出直流电连接光伏热泵驱动器，光伏热泵驱动器驱动压缩机工作，循环管路顺次连接压缩机、水冷冷凝器、节流器、蒸发器，压缩机、水冷冷凝器、节流器、蒸发器通过循环管路连接构成气液热循环机构，循环管路连接水冷冷凝器管程，进水管路连接水冷冷凝器壳程，水冷冷凝器壳程连接出水管路。该热泵型光伏光热复合装置是利用光伏自身的直流电驱动热泵以降低组件自身温度输出热能，同时提高光电转换效率的一种热泵型光伏光热复合系统。

Description

热泵型光伏光热复合装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏光热技术领域，具体地说是一种热泵型光伏光热复合装置。

背景技术

一般的，太阳能光伏发电是最重要的可再生能源之一，应用前景广阔；热泵是一种高效的能量转换装置，在建筑节能中具有重要作用。光伏组件的光电转换效率随着温度升高而降低，根据文献报道，温度每升高10度，光电转换效率降低5%，因此，带走光伏组件的热量对于提升发电性能有很重要的作用。

现有的光伏热泵技术一般是通过输入市政电网的电力，这不仅系统复杂，还对电网造成压力，这限制了广泛推广光伏热泵技术。

发明内容

本实用新型的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种热泵型光伏光热复合装置。

本实用新型的技术方案是按以下方式实现的，该热泵型光伏光热复合装置，其结构包括光伏板、压缩机，

光伏板的背光面直接或间接传热至蒸发器，

光伏板输出直流电连接光伏热泵驱动器，光伏热泵驱动器驱动压缩机工作，循环管路顺次连接压缩机、水冷冷凝器、节流器、蒸发器，

压缩机、水冷冷凝器、节流器、蒸发器通过循环管路连接构成气液热循环机构，

循环管路连接水冷冷凝器管程，

进水管路连接水冷冷凝器壳程，水冷冷凝器壳程连接出水管路。

光伏板的背光面直接传热至蒸发器是采用：光伏板的背光面直接贴合在蒸发器上进行传热。

光伏板的背光面间接传热至蒸发器是采用：冷却水循环管路流经光伏板的背光面换热，带走光伏板热量，冷却水循环管路连接循环泵，冷却水循环管路连接蒸发器管程，蒸发器管程通过冷却水循环管路回流至光伏板的背光面换热。

本实用新型与现有技术相比所产生的有益效果是：

该热泵型光伏光热复合装置是利用光伏自身的直流电驱动热泵以降低组件自身温度输出热能，同时提高光电转换效率的一种热泵型光伏光热复合系统。

将热泵技术和光伏电池、光热技术相结合，提高光伏组件的综合利用效率，同时具有发电、制热、制热水等多项功能，扩大了光伏热泵系统的适用性和应用范围。

通过热泵装置降低光伏板的温度提升光电转换效率，利用光伏板自身的直流电驱动热泵输入热量，以实现提高光伏组件的综合利用效率，同时具有发电、制热、制热水等多项功能。

将光伏组件与热泵装置有机结合为一体，是太阳能利用技术从光电、光热两个方面加以综合利用。本发明具有传统太阳能热泵的优点，同时大大提高了太阳能的综合利用效率，弥补了太阳能热泵系统必须有外部电力供应的不足，其优点如下：

（1）与普通光伏组件的发电效率相比，本发明的发电效率提高了30%，这主要是因为光伏组件与光伏板冷却系统结合为一体，通过光伏板冷却系统，使得光伏组件的温度明显低于普通光伏组件的工作温度，光电转换效率提高。

（2）对整个系统来讲，热泵装置的运行消耗电能，光伏组件输出电能，两者之差才是系统的实际耗电量。经计算，制取同样的热量，本发明运行耗电只占普通风冷热泵的1/6。而且，实际运行中，热泵压缩机间断运行，有大量的电量输出。

（3）蒸发器与光伏组件同为一体，蒸发器内低沸点工质可以有效吸收光伏板产生的热量。

该热泵型光伏光热复合装置设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护，具有很好的推广使用价值。

附图说明

附图1是本实用新型的光伏板直接传热蒸发器的结构示意图；

附图2是本实用新型的光伏板间接传热蒸发器的结构示意图。

附图中的标记分别表示：

11—光伏板           12—冷却系统   13—蒸发器       14—循环泵

20—光伏热泵驱动器   30—压缩机     40—水冷冷凝器     50—水箱

60—节流器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的热泵型光伏光热复合装置作以下详细说明。

如附图所示，本实用新型的热泵型光伏光热复合装置，其结构包括光伏板11、压缩机30，光伏板11的背光面直接或间接传热至蒸发器13，光伏板11输出直流电连接光伏热泵驱动器20，光伏热泵驱动器20驱动压缩机30工作，循环管路顺次连接压缩机30、水冷冷凝器40、节流器60、蒸发器13，压缩机30、水冷冷凝器40、节流器60、蒸发器13通过循环管路连接构成气液热循环机构，循环管路连接水冷冷凝器40管程，进水管路连接水冷冷凝器壳程，水冷冷凝器壳程连接出水管路。

光伏板的背光面直接传热至蒸发器是采用：光伏板的背光面直接贴合在蒸发器上进行传热。如附图1。

光伏板的背光面间接传热至蒸发器是采用：冷却水循环管路流经光伏板的背光面换热，带走光伏板热量，冷却水循环管路连接循环泵，冷却水循环管路连接蒸发器管程，蒸发器管程通过冷却水循环管路回流至光伏板的背光面换热。如附图2。

光伏板冷却系统有两种形式：一种是光伏板和蒸发器结合为一体，通过工质在蒸发器内蒸发冷却光伏板；一种是光伏板背部有冷却水通道，通过水流冷却光伏板。光伏板经过冷却后，温度降低，发电效率提高。

光伏板把接收的太阳辐射能一部分直接转换为直流电，一部分以热能的形式被光伏板吸收后使得温度升高，然后被冷却水带走热量或被热泵循环工质以相变的形式吸收，剩下的热量散失到环境中。热泵循环工质吸收冷却水的热量或直接吸收光伏板的发热量后相变成为过热气体，进入压缩机，光伏板发出的直流电经过光伏热泵驱动器控制压缩机运行，热泵工质气体被压缩后变为高温高压气体，进入冷凝器换热以提高水箱中水的温度，而热泵工质被冷凝为液体，热泵工质液体经过节流器后再进入蒸发器，实现一个循环。

冷凝器内有工质盘管、进水口和出水口，水从进水口进入冷凝器后，与工质盘管表面换热，工质在盘管内冷凝成液体，而水带走热量温度升高，即系统输出热量。

光伏板冷却系统有两种形式：一种是光伏板和蒸发器结合为一体，通过工质在蒸发器内蒸发冷却光伏板；一种是光伏板背部有冷却水通道，通过水流冷却光伏板。

光伏热泵驱动器分别连接光伏组件发出和热泵装置，智能控制热泵机组运行。

热泵机组利用光伏组件光电转换过程中产生的热量，提升流经冷凝器水的温度。其优选为光伏板把接收的太阳辐射能一部分直接转换为直流电，一部分以热能的形式被光伏板吸收后使得光伏组件温度升高，然后被冷却水带走热量或被热泵循环工质以相变的形式吸收。热泵循环工质吸收冷却水的热量或直接吸收光伏板的发热量后相变成为过热气体，进入压缩机，光伏板发出的直流电经过光伏热泵驱动器控制压缩机运行，热泵工质气体被压缩后变为高温高压气体，进入冷凝器换热以提高水箱中水的温度，而热泵工质被冷凝为液体，热泵工质液体经过节流器后再进入蒸发器，实现一个循环。

光伏板冷却系统的具体结构包括但不限于以下两种优选形式：一是光伏板和蒸发器结合为一体，蒸发器包括导热金属壳体、工质盘管，光伏板和蒸发器的背面有隔热材料，然后通过框架支撑进行固定以形成一个整体；二是光伏板的背部有流道，然后填满隔热材料，再以边框和支架进行固定形成一个整体。

光伏板发出的直流电直接进入光伏热泵驱动器，光伏热泵驱动器包括光伏汇流模块、压缩机驱动模块、MCU控制模块、人机交互模块等。光伏热泵驱动器完全智能地驱动热泵运行。

冷凝器内有工质盘管、进水口和出水口，水从进水口进入冷凝器后，与工质盘管表面换热，工质在盘管内冷凝成液体，而水带走热量温度升高。

Claims (3)

1.热泵型光伏光热复合装置，其特征在于包括光伏板、压缩机，光伏板的背光面直接或间接传热至蒸发器，光伏板输出直流电连接光伏热泵驱动器，光伏热泵驱动器驱动压缩机工作，循环管路顺次连接压缩机、水冷冷凝器、节流器、蒸发器，压缩机、水冷冷凝器、节流器、蒸发器通过循环管路连接构成气液热循环机构，循环管路连接水冷冷凝器管程，进水管路连接水冷冷凝器壳程，水冷冷凝器壳程连接出水管路。

2.根据权利要求1所述的热泵型光伏光热复合装置，其特征在于光伏板的背光面直接传热至蒸发器是采用：光伏板的背光面直接贴合在蒸发器上进行传热。

3.根据权利要求1所述的热泵型光伏光热复合装置，其特征在于光伏板的背光面间接传热至蒸发器是采用：冷却水循环管路流经光伏板的背光面换热，带走光伏板热量，冷却水循环管路连接循环泵，冷却水循环管路连接蒸发器管程，蒸发器管程通过冷却水循环管路回流至光伏板的背光面换热。